Đố án hệ thống lái kia morning

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 5 1 1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5 1 1 1Công dụng 5 1 1 2 Yêu cầu của hệ thống lái 5 1 1 3 Phân loại 5 1 2 Kết cấu hệ thống lái 6 1 2 1 Vô lăng 6 1 2 2 Trục lái 6 1 2 3 Cơ cấu lái 6 1 3 Các góc đặt bánh xe 14 1 3 1 Góc nghiêng ngang của bánh xe ( Camber ) 15 1 3 2 Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster và khoảng caster ) 16 1 3 3 Góc nghiêng ngang trụ đứng ( Kingpin ) 17 1 3 4 Độ chụm và độ mở ( góc doãng ) 18 1 3 5 Bán kính.

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .4 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1Công dụng 1.1.2 Yêu cầu hệ thống lái 1.1.3 Phân loại 1.2 Kết cấu hệ thống lái 1.2.1.Vô lăng .6 1.2.2.Trục lái 1.2.3.Cơ cấu lái Các góc đặt bánh xe 14 1.3.1 Góc nghiêng ngang bánh xe ( Camber ) 15 1.3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster khoảng caster ) 16 1.3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng ( Kingpin ) .17 1.3.4 Độ chụm độ mở ( góc dỗng ) 18 1.3.5 Bán kính quay vịng (góc bánh xe , bán kính quay vịng ) 19 Dẫn động lái 20 Cường hóa lái 23 1.5.1 Đặt vấn đề 23 1.5.2 Kết cấu trợ lực lái 24 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 34 2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cấu lái 34 2.1.1 Trục vít-êcubi-thanh 34 2.1.2 Bánh răng-thanh .34 2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái 35 2.2.1 Dẫn động lái với hình thang lái khâu 35 2.2.2 Dẫn động lái với hình thang lái khâu 35 2.3 Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái 35 Đồ án tốt nghiệp 2.3.1 Cường hóa điện .35 2.3.2 Cường hóa khí nén 35 2.3.3 Cường hóa thủy lực 36 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 37 3.1 Thông số kỹ thuật xe tham khảo 37 3.2 Tính tốn động học hệ thống lái 38 3.2.1 Tính mơ men cản quay vịng max 38 3.2.2 Tỷ số truyền hệ thống lái 40 3.2.3 Xác định lực tác động lớn vành tay lái 40 3.3 Tính thông số hình học dẫn động lái 41 3.3.1 Tính động học hình thang lái 41 3.3.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết 43 3.4 Tính bền chi tiết hệ thống lái 46 3.4.1 Xác định bán kính vịng lăn bánh .46 3.4.2 Xác định thông số bánh .47 3.4.3 Xác định kích thước thơng số 48 3.4.4 Tính bền cấu lái bánh - .48 3.4.5 Tính trục lái 52 3.4.6 Tính bền đòn kéo ngang 53 3.4.7 Tính bền địn bên hình thang lái .54 3.4.8 Tính bền nối bên dẫn động lái .55 3.4.9 Tính bền khớp cầu (rotuyl) 55 3.5 Tính tốn thiết kế cường hóa lái 57 3.5.1 Công tiêu hao người lái để quay vành tay lái 57 3.5.2 Xây dựng đặc tính cường hóa lái 58 3.5.3 Tính tốn xi lanh lực 60 3.5.4 Xác định suất bơm 61 3.5.5 Tính chi tiết van phân phối 62 CHƯƠNG 4: THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 67 Đồ án tốt nghiệp 4.1 Dầu mỡ bôi trơn 67 4.2 Tháo cấu lái 67 4.3 Lắp cấu lái .67 4.4 Lắp ráp cụm cường hóa 68 4.4.1 Lắp ráp phận xi lanh .68 4.4.2 Lắp van phân phối 68 4.5 Chẩn đốn những hư hỏng hệ thống lái tô biện pháp khắc phục 69 4.6 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái 71 4.6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 71 4.6.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái 72 KẾT LUẬN .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Ngày này, công nghiệp đại ngày phát triển, hầu hết lĩnh vực kinh tế xã hội Ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp tơ nói riêng thời kỳ hoàn thiện phát triển vượt bậc, đảm bảo phục vụ lợi ích tốt người, với yêu cầu kỹ thuật chất lượng không ngừng nâng cao Với ngành công nghiệp ô tô, để đảm bảo tính tiện nghi, an tồn cho người sử dụng thì việc thiết kế hệ thống lái đảm bảo đầy đủ yêu cầu đặt điều cần thiết xã hội đại Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quay vịng bánh xe dẫn hướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng phù hợp với phần lớn đối tượng sử dụng Cũng vì mà hệ thống lái ngày cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống lái ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Qua tìm hiểu nghiên cứu, với yêu cầu nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ :‘‘Thiết kế hệ thống lái cho ôtô du lịch, loại chỗ ngồi ” Do điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án tập trung vào cấu lái tính tốn cường hóa lái chủ yếu Trong trình thực không tránh khỏi những sai sót, mong thầy hướng dẫn bạn tận tình giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1Công dụng Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động ô tô (thay đổi hay trì) theo tác động người lái Hệ thống lái tham gia hệ thống điều Đồ án tốt nghiệp khiển khác thực điều khiển tơ đóng góp vai trị quan trọng việc đảm bảo an tồn giao thơng tơ chuyển động Hệ thống lái bao gồm cụm chi tiết từ cấu điều khiển (vành lái) tới cấu điều khiển hướng chuyển động toàn xe 1.1.2 Yêu cầu hệ thống lái Giữ chuyển động thẳng, ổn định Quay vịng ngoặt diện tích bé, thời gian ngắn Động học quay vòng phải đúng, để bánh xe không bị trượt Lái phải nhẹ nhàng, thuận tiện Giảm va đập từ mặt đường lên vô lăng Hạn chế tối đa ảnh hưởng hệ thống treo với hệ thống lái,nhằm đảm bảo khả điều khiển hướng ô tô hoat động đường xấu 1.1.3 Phân loại Có nhiều cách phân loại hệ thống lái: a) Phân loại theo số lượng cầu dẫn hướng Các bánh dẫn hướng cầu trước Các bánh dẫn hướng cầu sau Các bánh dẫn hướng tất cầu b) Phân loại hệ thống lái theo kiểu truyền lực - Hệ thống lái khí - Hệ thống lái có trợ lực bằng thuỷ lực, bằng khí nén, kết hợp… c) Phân loại theo kết cấu cấu lái - Trục vít – bánh vít - Trục vít - cung - Trục vít – lăn - Trục vit – chốt quay - Cơ cấu lái loại liên hợp ( trục vít, ê cu, cung răng) - Bánh – d) Phân loại theo bố trí vành lái Bố trí vành lái bên trái (theo luật đường bên phải ) Bố trí vành lái bên phải (theo luật đường bên trái ) 1.2 Kết cấu hệ thống lái Sơ đồ tổng qt hệ thống lái khơng có trợ lực: Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 1.Vành tay lái 2.Trục lái 3.Cơ cấu lái 4.Đòn quay đứng 5.Thanh kéo dọc 6.Đòn quay ngang 7.Hình thang lái 1.2.1.Vơ lăng Vơ lăng có dạng vành trịn, có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác động người lái truyền vào hệ thống lái 1.2.2.Trục lái Trục lái thường có dạng ống, đảm nhận việc truyền mômen từ vô lăng tới cấu lái 1.2.3.Cơ cấu lái Cơ cấu lái phận hệ thống lái, có nhiệm vụ biến chuyển động quay vịng trục lái thành chuyển động góc đòn quay đứng đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu Về chất, cấu lái hộp giảm tốc có nhiệm vụ tăng mơmen truyền từ vô lăng tới bánh xe dẫn hướng Các thông số đặc trưng cho cấu lái gồm tỷ số truyền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch a) Tỷ số truyền cấu lái Tỷ số truyền cấu lái định nghĩa sau: đó: : Là góc quay vơ lăng : Là góc quay trục đòn quay đứng Đồ án tốt nghiệp Tỷ số truyền cấu lái khơng đổi thay đổi Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp thể giản đồ sau:       Hình 1.2 Giản đồ thể quan hệ tỷ số truyền cấu lái góc quay vành tay lái * i = góc quay vơ lăng /góc quay bánh dẫn hướng (đối với cấu lái trục - ) * Phân tích đồ thị: Với quy luật thay đổi trên, ô tô chuyển động đường thẳng với vận tốc cao, người lái phải đánh lái với góc nhỏ xung quanh vị trí trung gian, nên tỷ số truyền lớn giúp cho người lái điều khiển ô tô nhẹ nhàng Hơn nữa tỷ số truyền lớn có tác dụng làm giảm va đập truyền ngược từ đường lên vô lăng Ở góc đánh lái lớn thì tỷ số truyền nhỏ giúp cho việc điều khiển linh hoạt hơn, cho phép tơ quay vịng những chỗ hẹp, bán kính quay vịng nhỏ Tuy nhiên cấu lái có tỷ số truyền thay đổi thường phức tạp, đắt tiền Vì với hệ thống lái có trang bị trợ lực thì nên sử dụng cấu lái có tỷ số truyền khơng đổi b) Hiệu suất cấu lái Trong cấu lái người ta phân biệt hiệu suất thuận nghịch * Hiệu suất thuận: hiệu suất tính theo lực truyền từ vơ lăng tới bánh xe Hiệu suất lớn thì tổn hao lượng điều khiển nhỏ, nghĩa lái nhẹ * Hiệu suất nghịch: hiệu suất tính theo lực truyền từ bánh xe lên vơ lăng, vì thiết kế cấu lái nên chọn hiệu suất nghịch nhỏ để giảm bớt lực truyền từ mặt đường lên vô lăng Như vậy, với hiệu suất nghịch nhỏ, lực va đập từ mặt đường truyền ngược lên vô lăng giảm đáng kể Đây ưu điểm cấu lái cần tận dụng tối đa Tuy nhiên, chọn hiệu suất nghịch bé thì vô lăng khả tự trở vị trí trung gian nhờ mơ men ổn định Bởi thiết kế nên chọn hiệu suất nghịch mức độ hợp lý c) Các yêu cầu cấu lái Đồ án tốt nghiệp Phần lớn yêu cầu hệ thống lái cấu lái đảm bảo Vì cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau: - Có thể quay hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết xe - Có hiệu suất cao để lái nhẹ, cần có hiệu suất thuận lớn hiệu suất nghịch để va đập từ mặt đường giữ lại phần lớn cấu lái - Đảm bảo thay đổi trị số tỷ số truyền cần thiết - Đơn giản việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp cấu lái - Độ dơ cấu lái nhỏ - Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp tuổi thọ cao - Chiếm không gian dễ dàng tháo lắp Lực dùng để quay vô lăng gọi lực lái, giá trị lực đạt giá trị max xe đứng yên chỗ, giảm dần tốc độ xe tăng lên đạt nhỏ tốc độ xe lớn Sự đàn hồi hệ thống lái có ảnh hưởng tới truyền va đập từ mặt đường lên vô lăng Độ đàn hồi lớn thì va đập truyền lên vô lăng ít, độ đàn hồi lớn ảnh hưởng đến khả chuyển động xe Độ đàn hồi hệ thống lái xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính vành lái vô lăng mô men đặt vành lái Độ đàn hồi hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi phần tử cấu lái, đòn dẫn động d) Các dạng cấu lái thông dụng Hiện ô tô thường sử dụng loại cấu lái như: + Loại trục vít glơbơit – lăn, + Loại trục vít – ê cu bi – – cung răng, + Loại bánh – răng, + Loại trục vít – cung răng, Ngồi cịn có cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh – cung răng… * Kiểu bánh – răng: Cơ cấu lái kiểu bánh – gồm bánh phía dưới trục lái ăn khớp với răng, trục bánh lắp ổ bi Điều chỉnh ổ dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, vỏ êcu có phớt che bụi đảm bảo trục quay nhẹ nhàng Thanh có cấu tạo dạng nghiêng, phần cắt nằm phía giữa, phần cịn lại có tiết diện trịn Khi vơ lăng quay, bánh quay làm chuyển động tịnh tiến sang phải sang trái hai bạc trượt Sự dịch chuyển truyền tới đòn bên qua đầu răng, sau làm quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xoay đứng Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3 Cơ cấu lái kiểu bánh – Trục lái; Chụp nhựa; Đai ốc điều chỉnh; Ổ bi trên; Vỏ cấu lái Dẫn hướng; Đai ốc ; Đai ốc đ/c; Lò xo; 10 Thanh răng; 11 trục 12 Ổ bi Cơ cấu lái đặt vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho truyền nghiêng, trục đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng răng, nhờ ăn khớp truyền lớn, làm việc êm phù hợp với việc bố trí vành lái xe Cơ cấu lái kiểu bánh răng- có ưu điểm sau: Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cấu lái nhỏ thân tác dụng dẫn động lái nên khơng cần địn kéo ngang cấu lái khác Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa trực tiếp Sức cản trượt, cản lăn nhỏ truyền mô men tốt nên tay lái nhẹ * Cơ cấu lái trục vít lăn: Loại cấu lái sử dụng rộng rãi Trên phần lớn ơtơ Liên Xơ loại có tải trọng bé tải trọng trung bình đặt loại cấu Trên hình 1.4 trình bày cấu lái loại trục vít lăn Cơ cấu lái gồm trục vít gơbơlơit ăn khớp với lăn (có ba ren) đặt ổ bi kim trục đòn quay đứng Số lượng ren loại cấu lái trục vít lăn một, hai ba tuỳ theo lực truyền qua cấu lái A-A Đồ án tốt nghiệp B Nh× n theo B A A Hình 1.4 Cơ cấu lái trục vít lăn Ưu điểm: + Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it chiều dài trục vít khơng lớn tiếp xúc ăn khớp lâu diện rộng hơn, nghĩa giảm áp suất riêng tăng độ chống mài mòn Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc phân tán tùy theo cỡ ôtô mà làm lăn có hai đến bốn vịng ren + Mất mát ma sát nhờ thay ma sát trượt bằng ma sát lăn + Có khả điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa bánh Đường trục lăn nằm lệch với đường trục trục vít đoạn  =  7mm, điều cho phép triệt tiêu ăn mòn ăn khớp bằng cách điều chỉnh trình sử dụng + Tỷ số truyền cấu lái trục vít lăn xác định vị trí trung gian xác định theo công thức: ic  2. r2 t.z1 Trong đó: r2 - Bán kính vịng trịn ban đầu hình glơ-bơ-it trục vít t - Bước trục vít z1 - Số đường ren truc vít 10 Đồ án tốt nghiệp Dx d 3.5.3 Tính tốn xi lanh lực Kích thước xi lanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh lực cần thiết áp suất chất lỏng hệ thống trợ lực lái có giới hạn kích thước nhỏ thì áp suất dầu trợ lực phải lớn ngược lại Áp suất dầu bơm dầu sinh ra, có giới hạn, cịn kích thước xi lanh phải vừa phải để bố trí xe  Xác định đường kính xi lanh đường kính cần piston Hình 3.12: Đường kính xylanh Có cơng thức: (3.4) Trong đó: Dx: Là đường kính xi lanh pmax: Là áp suất dầu cực đại hệ thống cường hóa, pmax = 850N/cm2 d: Là đường kính cần đẩy piston Nó đường kính răng, d = 26mm Px: Là lực tác dụng lên đầu cần đẩy piston xác định sau: (3.5) Với: + P: Là lực tác dụng lên vành tay lái ứng với phần trăm mô men cản thu nhận cường hóa P  Pl max  Pvl  217,56  160  57,56 N + ic: Là tỷ số tỷ số truyền cấu lái, ic = 16 + Hiệu suất thuận cấu lái = 0,8 Thay số: Px = 57,56.16.0,8 = 736,768N Dx  10 4.736, 768  2, 62  28, 04mm 3,14.850 Thay số vào ta được: Ta lấy Dx = 30mm * Chọn đường kính ngồi kiểm bền xi lanh lực: Lấy chiều dày xi lanh lực 4mm, thì đường kính ngồi xi lanh lực là: Dn  Dx  2.4  30   38mm Tính bền: 56 Đồ án tốt nghiệp  Dn2  Dx2 382  30 P  P  850  850  4512,5 N / cm max max 2 2 Dn  Dx 38  30 - Vật liệu làm xi lanh chọn thép 40XH Ta có Vậy , xi lanh lực đủ bền 3.5.4 Xác định suất bơm Năng suất bơm xác định từ điều kiện làm để xi lanh lực cường hóa phải làm quay bánh xe dẫn hướng nhanh điều kiện làm người lái Nếu điều kiện không đảm bảo thì những trường hợp quay vòng nhanh thì người lái bị tiêu hao lực lớn Vì không thắng lực cản quay vòng bánh xe dẫn hướng mà đẩy dầu từ phần sang phần xi lanh lực Để đảm bảo điều kiện ta phải chọn bơm có lưu lượng đủ lớn, có nghĩa phải thỏa mãn: Qb b (1   ) >F.v (3.6) Trong đó: Qb: Lưu lượng định mức bơm : Hiệu suất thể tích bơm đối với bơm cánh gạt, = 0,75 – 0,85 ta chọn = 0,8 = 0,05 – 0,1, chọn = 0,08 v: Là vận tốc chuyển động piston (m/s) Tốc độ quay vịng (v/p) lớn đặt người lái theo số liệu tham khảo nv = 60 (v/p) Như quay 1,5 vòng thì 1,5s, dịch chuyển là: S = X1 = 93,82mm v S 93,82 m   62,55 t 1,5 s Ta có F: Là diện tích xi lanh lực   Dx    30  F       3,14    706, 9mm 2       Do ta phải chọn bơm có suất thỏa mãn điều kiện: F v 706,9.62,55 mm3 cm3 Qb    60077  60,077 b     0,8.(1  0,08) s s Thực tế lưu lượng bơm phải lớn để bù vào rò rỉ van phân phối Lưu lượng rị rì Chọn (3.7) Ta có: 1,08.60,077 = 65=3,9(l/phút) 57 Đồ án tốt nghiệp Từ ta chọn bơm cường hóa: Bơm cánh gạt kép có kết cấu nhỏ, hiệu suất từ 0.7 – 0.8, áp suất đạt 100at, lưu lượng từ – 100 l/p Ký hiệu bơm: Lưu lượng bơm: (l/p) Số vòng quay roto: n = 950 (vòng/phút) Hiệu suất bơm: 0,78 Hiệu suất toàn phần: 0,6 Hiệu suất khí: 0,8 Các phận bơm gồm có: cụm bơm tạo áp suất, cụm van điều tiết, van an toàn lưu lượng, cụm vỏ lắp, cốc đựng dầu đặt riêng rẽ với bơm nối với bơm bằng ống dẫn dầu 3.5.5 Tính chi tiết van phân phối 3.5.5.1 Tính góc xoay van quay (3.8) Trong đó: : Khe hở giữa mép van ống van ống (3.9) Qb '   g  p 2. d   d Với: Qb: Lưu lượng dầu cung cấp cho cường hịa làm việc, Qb= 65 d: Đường kính răng, d = 26mm g: Gia tốc trọng trường, g = 10(m/s2)=1000 (cm/s2) : Là tổn thất áp suất hành trình không tải, =3N/cm3 : Trọng lượng riêng dầu = 0,09N/cm3 : Tổn thất cục bộ, = 3,1 65 '   0, 027cm 2.1000.3 2.3,14.2, 3,1.0, 09 Thay số, Khi tính đến tiết lưu đường rãnh dầu lấy 0,05cm * Độ trùng khớp cực đại mép van ống ngoài, xác định từ điều kiện lượng lọt dầu van xoay (Q1) (3.10) Do nhỏ nên lấy = 0,01cm 58 Đồ án tốt nghiệp Vậy hành trình toàn van xoay xê dịch phía:  '   ''  0, 05  0, 01  0, 06cm  0, 6mm Với van xoay thì mở van để cường hóa phải xoay xốn góc là: 0,6  0, 03rad  1,72o 20 Trong đó: l: Là hành trình van xoay hết cường hóa, l = 0,7 R: Là bán kính van ống van phân phối, R = 20mm Vậy xoán phải xoắn góc 1,72 độ, thì đường dầu cường hóa mới làm việc 3.5.5.2 Các thơng số khác - Góc xoắn khơng tải (tính từ thời điểm bắt đầu tác động cường hóa ): o   ' i Rvl (3.11) Trong đó: : Hành trình van xoay tới lúc bắt đầu che kín rãnh dầu=0,6mm Rvl: Bán kính vành lái, Rvl = 190mm i: Tỷ số truyền lực tới vành tay lái Với: Tỷ số truyền cấu lái ic = 16 Chiều dài đòn quay bên l = 180 o  0,5.17  0, 045rad  2,56o  4o 190 , phù hợp với yêu cầu Thay số: - Góc quay tự tồn bộ: góc quay cho phép vành tay lái cường hóa khơng hoạt động o'  2..i 2.0, 6.17   0,107rad  6,15o Rvl 190